Voz de la industria: Soluciones a los peligrosos efectos de la oscilación del cable del polipasto

David Reineke, Kyle Nguyen, Luyi Tang y Mary Lanzerotti de Virginia Tech, y Walter Lacarbonara de la Universidad Sapienza de Roma desarrollan y prueban un nuevo método para reducir y eliminar el peligro de oscilaciones no deseadas del polipasto mediante el uso de cambios en el ángulo y la velocidad angular.

Estabilizar las cargas útiles de los helicópteros durante los rescates de evacuación médica puede ser una tarea desafiante debido al balanceo o al movimiento cónico más complejo del paciente. La oscilación del cable de elevación puede tener efectos peligrosos, incluida la pérdida de carga útil, el contacto con el costado del helicóptero y el aumento del tiempo de búsqueda y rescate. El objetivo es reducir las oscilaciones del columpio, como un péndulo, para poder elevar al paciente de forma rápida y segura desde el lugar de elevación al helicóptero, para luego transportarlo a un centro médico lo más rápido posible.

Muchas organizaciones ofrecen capacitación en elevación y cabrestante de helicópteros para búsqueda y rescate (SAR) y evacuación médica (medevac) utilizando métodos y técnicas tradicionales. Algunas empresas fabrican y suministran equipos para elevación segura y capacitación en elevación, como Breeze-Eastern, que ofrece capacitación interna en mantenimiento de elevación en sus instalaciones de Whippany, Nueva Jersey. Otros se especializan en entrenamiento operativo, como Air Rescue Systems, Priority 1 Air Rescue y SR3 Rescue Concepts. La mayor parte del entrenamiento de evacuación médica militar de EE. UU. se lleva a cabo en Fort Novosel (anteriormente conocido como Fort Rucker) en Alabama para pilotos, operadores de polipastos (jefes de equipo) y jinetes de polipastos (paramédicos), y los paramédicos también reciben capacitación especializada en Fort Sam en Houston, Texas. . Y hay empresas que ofrecen formación virtual háptica totalmente integrada, como Bluedrop Simulation & Training. También hay empresas que ofrecen soluciones únicas para el balanceo y giro del cable, como Vita Inclinata, cuyo accesorio de camilla Vita Rescue System se fija a la carga útil con correas de cincha y clips rápidos, y utiliza dos sistemas de propulsión y un sistema de vector de empuje para controlar directamente el movimiento de una camada.

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Un estudio reciente ha demostrado que es posible lograr una estabilización bidimensional e incluso explorar una solución tridimensional asumiendo un desplazamiento constante sobre el paciente. Este método implica variar con precisión la longitud de la línea de carga útil de acuerdo con el movimiento de la línea y las restricciones específicas, basándose en los principios de la dinámica no lineal del péndulo. La aplicación práctica de este método implica medir con precisión el ángulo y la oscilación de la carga útil y luego controlar directamente la longitud de la línea. La física detrás del control de la carga útil es acortar la línea cuando la carga útil es más lenta cerca de su punto más alto en la oscilación. La línea también se puede extender cuando la carga útil está cerca del final del columpio. Con la ayuda de un sistema de estabilización automatizado de bajo tamaño, peso (<0,5 kg) y potencia en la carga útil que se puede habilitar y deshabilitar con solo presionar un interruptor en el polipasto, este enfoque es prometedor para los rescates de evacuación médica.

Ian Azeredo, ingeniero jefe de Breeze-Eastern, explicó cómo afectará esto a la comunidad: “Lo que esto significa... es un futuro medio no invasivo para controlar el enrollado del polipasto sin un control significativo por parte del operador del polipasto. O una buena herramienta para entrenar movimientos de elevación dinámicos”.

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El diseño del sistema para el dispositivo y los resultados de las pruebas se presentaron en la Tercera Conferencia Internacional de Dinámica No Lineal (NODYCON 2023) el 19 de junio de 2023, y el artículo del equipo se publicará en las actas de la conferencia. Los datos del usuario se ingresan en el sistema y un giroscopio envía datos de ángulo y velocidad angular a un Arduino Uno, que envía una señal de modulación de ancho de pulso (PWM) a través de Bluetooth al controlador del motor para accionar el motor. El soporte del motor sostiene el cabrestante y el motor, y el microcontrolador Arduino Uno alimenta el sistema mediante una batería conectada.

David Creech, director ejecutivo de Vertical Lift Consulting, afirmó: “La oscilación del cable y la rotación cónica (oscilación) son peligros muy reales durante las operaciones de elevación de rescate con helicóptero.

“Si bien una capacitación adecuada inculca medidas proactivas y reactivas destinadas a prevenir un evento catastrófico, siempre existe la posibilidad de que el movimiento del cable aumente rápidamente más allá de las capacidades de control manual del operador del polipasto.

“Un método automatizado de estabilización de polipastos, como el propuesto por Mary Lanzerotti y su equipo en el Instituto Politécnico de Virginia, no sólo sería muy eficaz como medida reactiva para los operadores de polipastos menos experimentados, sino también como medida proactiva/preventiva para los operadores de polipastos con menos experiencia. todos los niveles de habilidad”.

La siguiente etapa de este novedoso diseño será probar más a fondo el método de acción con líneas más largas y en entornos al aire libre. Rozzy Finn, responsable de licencias de Virginia Tech Innovation and Partnerships, afirmó: “Veo un gran potencial para el sistema de estabilización del polipasto diseñado por el equipo; Es una idea elegante que tiene un gran potencial para salvar vidas una vez implementada. Espero ayudar a comercializar esta tecnología y estoy entusiasmado de verla implementada”.

David Reineke se graduó de Virginia Tech en diciembre de 2022 con una licenciatura en Controles, Robótica y Autonomía del Departamento de Ingeniería Eléctrica e Informática de Bradley.

Kyle Nguyen se graduó de Virginia Tech en mayo de 2023 con una licenciatura en Redes y Ciberseguridad del Departamento de Ingeniería Eléctrica e Informática de Bradley.

Luyi Tang se graduó de Virginia Tech en diciembre de 2022 con una licenciatura en Controles, Robótica y Autonomía del Departamento de Ingeniería Eléctrica e Informática de Bradley.

Mary Lanzerotti es profesora adjunta colegiada en el Departamento de Ingeniería Eléctrica e Informática de Bradley en Virginia Tech (Blacksburg, Virginia). Recibió una licenciatura summa cum laude de la Universidad de Harvard (Cambridge, MA), una maestría en Filosofía de la Universidad de Cambridge (Reino Unido) y una maestría y un doctorado de la Universidad de Cornell (Ithaca, Nueva York).

Walter Lacarbonara es profesor de dinámica no lineal en la Universidad Sapienza y director del Centro Sapienza de Dinámica. Durante su educación de posgrado obtuvo una maestría en Ingeniería Estructural (Universidad Sapienza) y una maestría en Ingeniería Mecánica (Virginia Tech, EE. UU.), y un doctorado en Ingeniería Estructural. Sus intereses de investigación cubren la dinámica no lineal; control de vibraciones; metamateriales; nanocompuestos; técnicas asintóticas; dinámica experimental. Es el editor jefe de Nonlinear Dynamics. Se desempeñó como presidente de ASME TC MSND, copresidente de las conferencias IDETC de ASME 2013 (Portland) y 2015 (Boston), y presidente de NODYCON en 2019, 2021, 2023 (www.nodycon.org).